電遷移對銅於液態銲錫中的溶解速率之影響

以作者查詢圖書館館藏

、以作者查詢臺灣博碩士

、以作者查詢全國書目

、勘誤回報

、線上人數：8

、訪客IP：18.222.182.52

姓名

黃建融(Chien-Zong Huang) 查詢紙本館藏

畢業系所

化學工程與材料工程學系

論文名稱

電遷移對銅於液態銲錫中的溶解速率之影響
(The dissolution rate of copper in the molten solder with current stressing)

相關論文

★ Au濃度Cu濃度體積效應於Sn-Ag-Cu無鉛銲料與Au/Ni表面處理層反應綜合影響之研究	★ 球矩陣式電子封裝中鎳與鉛錫合金及鉛鉍錫合金界面反應之研究
★ Sn-3.5Ag無鉛銲料與BGA墊層反應之研究	★ 矽鍺半導體材料與鈷矽鍺化合物間相平衡與擴散之探討
★ 58Bi-42Sn無鉛銲料與球矩陣封裝中Au/Ni/Cu墊層界面反應之研究	★ 金濃度對球矩陣構裝銲點剪力強度影響之研究
★ 927℃ Nb-Si-Ge與600℃ Cu-Si-Ge兩三元平衡相圖之研究	★ 以Lactobacillus reuteri菌發酵glycerol生成reuterin做為生物組織材料天然滅菌劑的探討
★ 錫銅無鉛銲料與Ni基材界面反應之研究	★ 電遷移效應對錫微結構影響之探討
★ 先進半導體封裝技術中之金脆效應及其有效抑制方法	★ SnAgCu無鉛銲料與BGA之Au/Ni墊層反應之研究
★ Reuterin的發酵生成與化學合成及其在生物組織材料上的應用	★ 覆晶封裝中電遷移效應導致之銅溶解現象
★ 一種兼具低消耗速率及抗氧化作用之銲點墊層材料	★ 覆晶接點與錫電路之電遷移微結構變化模式研究

檔案

[Endnote RIS 格式]

[Bibtex 格式]

[相關文章]

[文章引用]

[完整記錄]

[館藏目錄]

[檢視]

[下載]

本電子論文使用權限為同意立即開放。
已達開放權限電子全文僅授權使用者為學術研究之目的，進行個人非營利性質之檢索、閱讀、列印。
請遵守中華民國著作權法之相關規定，切勿任意重製、散佈、改作、轉貼、播送，以免觸法。

摘要(中)

在以往銲錫的電遷移研究中，探討對象都是固態銲錫，而液態銲錫是未被探討的。本實驗利用了微量毛細管設計了一個Cu/Sn/Cu結構，同時探討電遷移對液態、固態無鉛銲錫Sn-3.5Ag中Cu溶解現象的影響。我們利用維氏硬度計在Cu導線上打入marker以計算Cu導線溶解量，此marker與Cu導線頂端距離300 mm。在實驗中發現，試片於240 ℃下，施予電流密度6.3x103 A/cm2，會造成陰極端Cu導線相當嚴重的Cu溶解現象，通電時間達3 hr約有125 mm Cu導線溶解，並於陽極端生成大量IMC；相同的時間與電流密度，於185 ℃通電，陰極端Cu導線卻僅溶解1 mm；而在未通電的情況下，試片於255 ℃反應3 hr，Cu導線溶解約8.5 mm；相同的時間，試片於200 ℃，Cu導線溶解約1 mm；這表示電子流、熱效應對於Cu溶解現象有著交互的影響，本實驗對此現象作深入的探討，此現象有助於flip-chip銲點分析，進而對其毀壞機制的探討。這告訴我們，flip-chip銲點的毀壞，很有可能因電遷移造成銲點局部溶解，進而導致嚴重的Cu溶解現象，最後整個銲點失效。

摘要(英)

The electromigration of solder at solid state was studied in the past, but it was not discussed at liquid state. In this study, we take the micro capillary to design a Cu/solder/Cu structure. We make the marker on the copper wire with the distance of 300

關鍵字(中)

★ 電遷移
★ 液態銲錫
★ 溶解速率
★ 銅

關鍵字(英)

★ current stressing
★ dissolution ra
★ molten solder

論文目次

目錄
中文摘要................................................................I
英文摘要...............................................................II
目錄..................................................................III
圖目錄.................................................................VI
表目錄..................................................................X
第一章序論............................................................1
1.1研究背景.............................................................1
1.2實驗目的及規劃.......................................................6
第二章文獻回顧........................................................7
2.1電遷移理論...........................................................7
2.1.1電遷移之驅動力與通量方程式.........................................7
2.1.2 Blech結構之電遷移機制............................................10
2.1.3 back stress與臨界長度............................................12
2.1.4平均毀壞時間(MTTF)................................................14
2.2銲料中的電遷移現象..................................................15
2.2.1銲料中的電遷移機制................................................15
2.2.2電遷移對界面反應之影響............................................23
2.2.3覆晶銲點之電遷移現象..............................................25
2.2.4覆晶銲點毀壞機制－孔洞生長........................................30
2.2.5覆晶銲點毀壞機制－銅溶解現象......................................33
第三章實驗方法與步驟.................................................37
3.1試片製作............................................................37
3.1.1將銲錫填入毛細管..................................................37
3.1.2銅導線之前處理....................................................37
3.1.3銅導線與銲錫之接合................................................38
3.2 實驗裝置與條件.....................................................42
3.2.1實驗裝置..........................................................42
3.2.2實驗條件..........................................................44
3.3 試片處理與儀器分析.................................................45
3.3.1試片金相處理......................................................45
3.3.2試片分析..........................................................45
第四章實驗結果.......................................................47
4.1 Cu/Sn-3.5Ag(液態)/Cu...............................................47
4.1.1通電實驗（240 ℃、6.3×103 A/cm2）.................................47
4.1.2未通電實驗（255 ℃）..............................................54
4.1.3銅導線之消耗行為..................................................57
4.2 Cu/Sn-3.5Ag(固態)/Cu...............................................61
4.2.1通電實驗（185 ℃、6.3×103 A/cm2）.................................61
4.2.2未通電實驗（200 ℃）..............................................65
4.2.3介金屬之生長行為..................................................67
第五章討論...........................................................70
5.1 Cu/Sn-3.5Ag(液態)/Cu之探討.........................................70
5.2 Cu/Sn-3.5Ag(固態)/Cu之探討.........................................73
5.3 Cu/Sn-3.5Ag(液態、液態)/Cu之比較...................................75
第六章結論...........................................................77
6.1電遷移對IMC生長厚度之影響...........................................77
6.2 Cu溶解現象對真實flip-chip銲點之影響................................77
參考文獻...............................................................80

參考文獻

參考文獻
[BLA] Black, J. R., Mass transport of aluminum by momentum exchange with
conducting electrons. Proc. 6th Ann. Int. Rel. Phys. Symp., 148 1967.
[BLE1] J. A. Blech and E. S. Meieran, J. Appl. Phys., 40, p.485, 1969.
[BLE2] Blech, I. A., J. Appl. Phys., 47, 1203, 1976.
[BLE3] I.A.Blech and C.Herring, Appl. Phys. Lett, 29,131, 1976.
[BRA] S. Brandenburg and S. Yeh, in Proceeding of the Surface Mount
International Conference and Exposition, San Jose, CA, SMTA, Edina,
MN, p. 337, 1998.
[CHE1] C. M. Chen and S. W. Chen, J. Appl. Phys. 90, 1208 (2001).
[CHE2] S. W. Chen, C. M. Chen, and W. C. Liu, J. Electron. Mater. 27, 1193,
1998.
[GAN1] Gan, H., Choi, W. J., Xu, G., and Tu, K. N., “Electromigration in
Solder Joints and Solder Lines,” JOM, Vol. 54, No.6(2002), pp. 34-37
[GAN2] Gan, H., and Tu, K. N., “Effect of Electromigration on
Intermatallic Compond Formation in Pb-free Solder-Cu Interfaces,”
Proc 52th Electronic Components and Technology Conf, San Diego, CA,
May. 2002, pp.1206-1212.
[GAN3] H. Gan, G. Xu, and K. N. Tu, in Proceedings of 53rd Electronic
Components and Technology Conference New Orleans, LA, 2003, pp.
71–76.
[GAN4] H. Gan and K. N. Tu “Polarity effect of electromigration on
kinetics of intermetallic compound formation in Pb-free solder V-
groove samples” J. Appl. Phys. 97, 063514 (2005) (10 pages)
[HAY] A. Hayashi, C. R. Kao and Y. A. Chang, “Reactions of Solid Copper
with PureLiquid Tin and Liquid Tin saturated with Copper”, Scripta
Materialia, Vol. 68(3), pp. 37(4), pp. 393-398, 1997.
[HO] P. S. Ho and T. Kwok, Rep. Prog. Phys., 52, p.301, 1989.
[HU1] C.-K. Hu, H. B. Huntington, and G. R. Gruzalski, Phys. Rev. B 28,
579, 1983.
[HU2] C. K. Hu and J. M. E. Harper, Mater. Chem. Phys., 52, p.5, 1998.
[HU3] T. Y. Hu, Y. H. Lin, and C. R. Kao, J. Mater. Res., 18, 2544, 2003.
[HUN] H.B. Huntington and A.R. Grone, J. Phys. Chem. Solids., 20, 76, 1961.
[HUN] H. B. Huntington, in “Diffusion in Solids : Recent Developments”,
edited by A. S. Nowick and J. J. Burton, Academic Press, New York,
pp. 303-353, 1975
[HUY] Q. T. Huynh, C. Y. Liu, C. Chen, and K. N. Tu, J. Appl. Phys. 89,
4332, 2001.
[KIM] H.K. Kim and K.N. Tu, Phys. Rev. B 53, 16027, 1996.
[LEE1] T. Y. Lee, K. N. Tu, S. M. Kuo, and D. R. Frear, J. Appl. Phys. 89,
3189, 2001.
[LEE2] T. Y. Lee, K. N. Tu, and D. R. Frear, J. Appl. Phys., 90, 4502, 2001.
[LIN1] Y. H. Lin, C. M. Tsai, Y. C. Hu, Y. L. Lin, and C. R. Kao, J.
Electron. Mater., 34, 27, 2005.
[LIN2] Y. H. Lin, C. M. Tsai, Y. C. Hu, Y. L. Lin, J. Y. Tsai, and C. R.
Kao, Mater. Sci. Forum, 475-479, 2655, 2005.
[LIU1] C. Y. Liu, C. Chen, C. N. Liao, and K. N. Tu, Appl. Phys. Lett., 75,
58, 1999.
[LIU2] C. Y. Liu, C. Chen, and K. N. Tu, J. Appl. Phys. 88, 5703, 2000.
[RYU] C. Ryu, K. W. Kwon, and A. L. S. Loke, IEEE Trans. on Electron
Device, 46, p.1113, 1999.
[SAU] N. Saunders and A. P. Miodownik, in “ASE Handbook Vol.3 Alloy
PhaseDiagrams”, ed. by H. Baker, ASE International, Materials Park,
Ohio, pp. 2-166, 1992.
[TAN] P. F. Tang, John Wiley & Sons, N.Y., 64, 1993.
[TOT] P. A. Totta, S. Khadpe, N. G. Koopman, T. C. Reiley, and M. J.
Sheaffer, in “Electronics Packaging Handbook,” edited by R.R.
Tummala, E. J. Rymaszewski, and A. G. Klopfenstein, (Chapman & Hall,
M. A., 1999) p. 2-129.
[TU1] K. N. Tu, J. W. Mayer, and L. C. Feldman, Electronic Thin Film
Science: For Electrical Engineers and Materials Scientists, (Pearson
Education POD, 1996) p. 355.
[TU2] K. N. Tu, J. Appl. Phys., 94, 1, 2003.
[TU3] K. N. Tu, J. W. Mayer, and L. C., New York, Ch. 14, 1992.
[TU4] K. N. Tu and R. D. Thompson, Acta Metall. 30, 947, 1982.
[YEH] E. C. C. Yeh, W. J. Choi, K. N. Tu, P. Elenius, and H. Balkan, Appl.
Phys. Lett. 80, 580, 2002.
[WAS] R. J. K. Wassink, Soldering in Electronics, 2nd ed., Electrochemical
Publications, British Isles, UK, 1989.
[ZEN] K. Zeng and K. N. Tu, Mater. Sci. & Eng. R, 38, p.55, 2002.
[王祥文] 王祥文碩士論文，國立中央大學化工所，2002。
[林永河] 林永河碩士論文，國立中央大學化工所，2003。
[魏程昶] 魏程昶碩士論文，國立中央大學化工所，2004。

指導教授

高振宏(C. Robert Kao)

審核日期

2005-6-28

推文